韓廣超 王紅陽 禹江濤 張麗麗 王 袁

(河北聯(lián)合大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科 河北唐山 063000)

1 氧自由基與慢性間歇低氧

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome，OSAHS)是指睡眠時(shí)反復(fù)發(fā)生上氣道阻塞，引起呼吸暫停和(或)通氣不足，伴打鼾及睡眠結(jié)構(gòu)紊亂，頻繁發(fā)生血氧飽和度下降，繼而引發(fā)一系列病理生理變化并導(dǎo)致臨床并發(fā)癥［1］。國(guó)外資料顯示，OSAHS在40歲以上人群中的患病率為2%～4%，目前已被視為多種全身性疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［2］。OSAHS患者睡眠狀態(tài)下經(jīng)歷反復(fù)的低氧和復(fù)氧交替，這種間歇性低氧(intermittent hypoxia，IH)類似于缺血再灌注。間歇性低氧不同于其他低氧模式，其對(duì)人體產(chǎn)生的影響及傷害甚之于持續(xù)低氧，近年來已成為備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。在低氧階段，細(xì)胞進(jìn)行自身調(diào)整以適應(yīng)低氧環(huán)境，再氧合的過程中產(chǎn)生過多的氧自由基改變了氧的平衡，結(jié)果導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)生［3］。

氧化應(yīng)激是機(jī)體氧化能力與抗氧化能力失衡，氧化程度超出氧化物質(zhì)的清除能力，導(dǎo)致活性氧ROS在細(xì)胞內(nèi)或體內(nèi)蓄積而引起細(xì)胞毒性，最終導(dǎo)致組織損傷的過程［4］?；钚匝?ROS)包括超氧陰離子(O2-)、羥基(·OH)、過氧化氫(H2O2)、活性氮(NO·ONOO-)、次氯酸(HOCl)，是具有氧化還原功能的氧衍生物。按照其來源途徑不同可分為外源性ROS及內(nèi)源性ROS，其中內(nèi)源性ROS主要來源于線粒體有氧呼吸鏈［5］。目前OSAHS引起氧化應(yīng)激的機(jī)制尚未完全明確，可能與其長(zhǎng)期的慢性間歇性低氧導(dǎo)致大量氧自由基生成、交感神經(jīng)興奮性增高及睡眠結(jié)構(gòu)紊亂有關(guān)［6］。生理情況下，氧化應(yīng)激處于動(dòng)態(tài)平衡，正常體內(nèi)存在ROS生成和消除平衡。病理情況下，氧化劑超過抗氧化系統(tǒng)的清除能力，打破動(dòng)態(tài)平衡，造成蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA及細(xì)胞膜的損傷。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑與細(xì)胞凋亡

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)是細(xì)胞加工蛋白質(zhì)和儲(chǔ)存Ca2+的主要場(chǎng)所，當(dāng)細(xì)胞對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的需求超過其自身承受能力時(shí)出現(xiàn)未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)在腔內(nèi)堆積以及Ca2+平衡紊亂的狀態(tài)稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ERS)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑是近些年來發(fā)現(xiàn)的又一新的誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡的重要途徑，它不依賴于線粒體途徑和死亡受體途徑。ER功能受多種因素影響，如氧化應(yīng)激、ATP耗竭、鈣超載、酸中毒及大量自由基產(chǎn)生均可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂進(jìn)而誘發(fā)ERS［7］。OSAHS患者生成大量氧自由基，機(jī)體氧化還原狀態(tài)被改變，ERS途徑被激活，因此，ROS被認(rèn)為可能作為ERS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑的上游信號(hào)［8］。

GRP78和CHOP是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的兩個(gè)經(jīng)典標(biāo)志物［9］。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道［10］葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白 78(glucose regulated protein，GRP78)是熱休克蛋白70(Hsp70)家族的成員之一，又名免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白(the immunoglobulin heavy chain binding protein，Bip)［11］。GRP78作為ER的一種分子伴侶定位于真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上［12］，可參與蛋白質(zhì)的糖基化修飾、折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)。

C/EBP 同源蛋白(C/EBP homologous protein，CHOP)又名GADDl53(growth arrest and DNA damage)，是 C/EBP(CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白)家族成員之一，由于其能使細(xì)胞生長(zhǎng)停留在G1/S期或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，因此它也被視為GADD家族中的一員，與能量代謝、分化、增殖及凋亡等各種細(xì)胞活動(dòng)有關(guān)。CHOP在生理情況下表達(dá)極低，但在ERS存在時(shí)其表達(dá)上調(diào)并轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核，調(diào)控靶基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、促進(jìn)ROS產(chǎn)生以及介導(dǎo)細(xì)胞凋亡等［13］。

ERS被激活初期，ER通過激活未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)［14］來抵制 ERS 引起的細(xì)胞損害，恢復(fù)正常細(xì)胞功能。UPR是由3個(gè)ER應(yīng)激感受蛋白和GRP78所介導(dǎo)的保護(hù)性應(yīng)激反應(yīng)。這3個(gè)感受蛋白分別是激活轉(zhuǎn)錄因子(activating transcription factor 6，ATF6)、需肌醇酶 -l(inositol-requiring enzymel，IRE-1)和RNA依賴的蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PKR-like ER kinase，PERK)，它們均具有一個(gè)與BIP作用的氨基末端［15］。生理情況下，ATF6、IRE-1、PERK 分別與 GRP78結(jié)合，處于無活性狀態(tài);當(dāng) ERS存在時(shí)，堆積未折疊蛋白使GRP78與3種感受蛋白解離，GRP78表達(dá)上調(diào)，并結(jié)合未折疊及錯(cuò)誤折疊蛋白，恢復(fù)蛋白質(zhì)的正確構(gòu)象，使蛋白質(zhì)能在應(yīng)激狀態(tài)下繼續(xù)正確合成，穩(wěn)定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能，從而減少ERS影響，使內(nèi)環(huán)境趨于穩(wěn)定［16］，這是一個(gè)細(xì)胞自我保護(hù)的促生存效應(yīng)過程。然而過強(qiáng)的ERS則通過ATF6、IRE-1、PERK 3條通路激活CHOP從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［17］。目前CHOP誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制尚未完全明確，相關(guān)資料顯示CHOP可能是通過誘導(dǎo)哺乳動(dòng)物tribbles家族成員TRB3的表達(dá)進(jìn)而抑制抗凋亡信號(hào)分子AKT的活性，促進(jìn)細(xì)胞凋亡［18］;CHOP還可以上調(diào)促凋亡基因Bax/Bak，下調(diào)抗凋亡基因Bcl-2。另外，CHOP過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致胞質(zhì)內(nèi)Bax/Bak向線粒體轉(zhuǎn)移，并引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Bax/Bak構(gòu)象改變，最終使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜完整性破壞，Ca2+向胞質(zhì)外流從而引起細(xì)胞凋亡［13］。

3 氧自由基清除劑與活性氧ROS

活性氧ROS是在細(xì)胞有氧代謝過程中產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)活潑的氧自由基和能轉(zhuǎn)化為自由基的物質(zhì)。研究顯示中低濃度的ROS參與機(jī)體免疫過程，抵抗外源微生物的損害［19］，同時(shí)，ROS作為第二信使［20］，控制基因表達(dá)和蛋白質(zhì)翻譯后的修飾及調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在細(xì)胞的生理活動(dòng)中具有舉足輕重的作用。然而在慢性間歇低氧、缺血再灌注、炎癥等刺激下，ROS產(chǎn)生增加，氧化劑與抗氧化系統(tǒng)之間的平衡被打破，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，通過ERS途徑進(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。然而ROS本身對(duì)細(xì)胞亦具有損害作用，表現(xiàn)在:①降低線粒體跨膜電勢(shì)，細(xì)胞色素C過表達(dá)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［21，22］。②發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)并通過共價(jià)修改重要生物大分子，使蛋白質(zhì)和DNA發(fā)生交聯(lián)［23］。③作用于含半胱氨酸蛋白的活性中心，使其失活。④與DNA發(fā)生氧化反應(yīng)，損害DNA分子。氧自由基清除劑不僅可以有效的清除大腦海馬組織的自由基成分，阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，還可能存在減少興奮性氨基酸釋放的機(jī)制，從而減輕氧自由基造成的原發(fā)性及繼發(fā)性損害。

4 小結(jié)

目前國(guó)內(nèi)外研究較多的是缺血再灌注條件下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，慢性間歇低氧引發(fā)細(xì)胞凋亡的機(jī)制研究有限。OSAHS患者因持續(xù)的低氧-復(fù)氧導(dǎo)致體內(nèi)大量氧自由基生成，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激效應(yīng)促導(dǎo)細(xì)胞凋亡，這可能是OSAHS患者出現(xiàn)記憶、學(xué)習(xí)、認(rèn)知等功能障礙的病理生理基礎(chǔ)之一。間歇低氧環(huán)境下，氧化應(yīng)激也可能經(jīng)其他相關(guān)通路引起細(xì)胞損傷，而ERS途徑在OSAHS患者引起認(rèn)知障礙過程中是否發(fā)揮作用有待實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。盡管ERS通路介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的下游機(jī)制尚未完全明確，但氧自由基在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起神經(jīng)損傷過程中扮演了關(guān)鍵角色，氧自由基清除劑可通過抑制氧自由基過表達(dá)從而減少慢性間歇低氧所致細(xì)胞凋亡，為防治睡眠呼吸暫停綜合征患者認(rèn)知障礙提供了新的落腳點(diǎn)。

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